Първият TPU с въглеродни тръби ще бъде в основата на суперкомпютрите на бъдещето
Разработката дава опция за ускорение създаването на изкуствения разсъдък и за спестовност на доста сила.
Изследователи от Пекинския университет и други проучвателен институти в Китай са основали първия в света тензорен процесор (TPU), основан на въглеродни нанотръбички, който може доста да усъвършенства енергийната успеваемост на логаритмите за изкуствен интелект.
Изследователите са се въодушевили от бързото развиване на приложения като ChatGPT и Sora, както и от метода, по който Гугъл създава своите TPU. Те означават, че обичайните силициеви полупроводникови технологии са все по-неспособни да се оправят с големите количества данни, нужни за актуалните ИИ системи.
Новият чип се състои от 3000 полеви транзистора върху въглеродни нанотръбички, проведени в изчислителни блокове 3х3. Тези 9 блока образуват систолична матрична архитектура, способна да прави редом двубитови целочислени интервенции за конволюция и матрично умножение.
Архитектурата на чипа е проектирана по този начин, че да поддържа систоличен поток от входни данни. Това понижава броя на интервенциите за четене и запис в статичната памет с случаен достъп (SRAM), заради което мощно се усилва икономията на сила.
Всеки изчислителен блок получава данни от прилежащите блокове от горната страна и отляво, без значение пресмята частичния резултат и го подава по-нататък надясно и надолу. Блоковете са усъвършенствани да правят 2-битови интервенции за акумулативно умножение (MAC) и матрично умножение на цели цифри със знак и без знак.
Въз основа на създадения въглероден тензорен процесор откривателите са построили петслойна конволюционна невронна мрежа, способна да разпознава изображения с 88% акуратност, като в същото време употребява единствено 295 µW сила. Това е най-ниската консумация на сила от всички сходни технологии.
Резултатите от моделирането на системата демонстрират, че въглеродният транзистор, който употребява 180-нанометров софтуерен възел, може да доближи тактова периодичност от 850 MHz, а енергийната му успеваемост надвишава 1 TOPS/W (трилион интервенции в секунда на ват).
Изследователите означават: продуктивността и енергийната успеваемост на техния метод могат да бъдат усъвършенствани. За тази цел те възнамеряват да употребяват подравнени полупроводникови въглеродни нанотръбички, да понижат размера на транзисторите, да усилят цифровия потенциал на изчислителните единици и да приложат CMOS логичност.
Освен това учените обмислят опцията за консолидиране на въглеродните TPU в силициевите чипове, с цел да се основат триизмерни структури. В такава настройка силициевият процесор ще бъде подложен в долната част, а въглеродният TPU – в горната като копроцесор.
Разработената архитектура от тясно свързани изчислителни блокове и систоличен поток от данни разрешава доста понижаване на общия брой на достъпа до паметта, което е основен фактор за понижаване на потреблението на сила. Това е изключително значимо в подтекста на възходящите потребности от изчислителна мощ на логаритмите за изкуствен интелект.
